Superzware zwarte gaten zouden de motor kunnen zijn achter de uitdijing van het heelal, volgens een onderzoek dat een oplossing biedt voor "een van de grootste problemen in de kosmologie";
Door superzware zwarte gaten uit negen miljard jaar kosmische geschiedenis met elkaar te vergelijken, hebben astronomen een aanwijzing ontdekt dat de roofzuchtige kolossen in het hart van de meeste grote sterrenstelsels de bron kunnen zijn van donkere energie — de mysterieuze kracht die 68% van het bekende heelal uitmaakt (opent in nieuw tabblad) en de versnelde uitdijing ervan veroorzaakt. De onderzoekers publiceerden hun bevindingen op 2 en 15 februari in twee artikelen in The Astrophysical Journal (opent in een nieuw tabblad) en The Astrophysical Journal Letters (opent in een nieuw tabblad).
"Als de theorie klopt, zal dit de hele kosmologie revolutioneren, omdat we eindelijk een oplossing hebben voor de oorsprong van donkere energie die kosmologen en theoretische natuurkundigen al meer dan 20 jaar in verwarring brengt," zei co-auteur Chris Pearson (opent in nieuw tabblad) , een astrofysicus aan het Rutherford Appleton Laboratory (RAL) in het Verenigd Koninkrijk, in een verklaring (opent in nieuw tabblad).
Donkere energie onthuld
In de vorige eeuw ontdekten astronomen dat het heelal steeds sneller uitdijde. Dit was verrassend, omdat men zou verwachten dat de zwaartekracht op zichzelf de kosmos langzaam zou samenpersen in een gebeurtenis die bekend staat als de Big Crunch. Om de discrepantie te verklaren stelden wetenschappers voor dat er iets moest bestaan dat krachtig genoeg was om de zwaartekracht tegen te gaan en dat alles in het heelal verder uit elkaar duwde. Ze noemden dat iets donkere energie.
Maar om een kosmische ineenstorting ongedaan te maken, zou donkere energie in zulke enorme hoeveelheden aanwezig moeten zijn dat zij het overgrote deel van het heelal uitmaakt. Toch is het tot nu toe nergens te bekennen.
Nu hebben de nieuwe studies blijkbaar een aanwijzing gevonden over hoe het verborgen fenomeen werkt. Beide teams vergeleken de massa's van zwarte gaten in de centra van twee groepen sterrenstelsels. De ene groep was jong en afgelegen, met licht dat negen miljard jaar in het verleden tot ons kwam, terwijl een groep dichterbij en ouder slechts enkele miljoenen lichtjaren van ons verwijderd is. De astronomen ontdekten dat overal in het heelal reusachtige zwarte gaten waren opgeblazen tot zeven tot twintig keer groter dan ze ooit waren — een monsterlijke groei die niet simpelweg kon worden verklaard door zwarte gaten die sterren verslonden of met elkaar in botsing kwamen en zich combineerden.
In plaats daarvan stellen de onderzoekers voor dat zwarte gaten meegroeien met het heelal — ze overwinnen de sterrenvernietigende, lichtvangende krachten in hun kern met een hypothetisch soort donkere energie, vacuümenergie genaamd, waardoor ze steeds verder uitdijen. En op de een of andere manier slepen ze het hele weefsel van de kosmos met zich mee.
"Dit is echt een verrassend resultaat. We zijn begonnen met te onderzoeken hoe zwarte gaten in de tijd groeien, en hebben misschien het antwoord gevonden op een van de grootste problemen in de kosmologie," zei co-auteur Dave Clements (opent in nieuw tabblad) , een astrofysicus aan het Imperial College London, in de verklaring.
Als er inderdaad expansieve donkere energie schuilt in de kernen van zwarte gaten, lost dit twee aloude puzzels op waarmee Einstein’s algemene relativiteitstheorie, die beschrijft hoe de zwaartekracht het heelal op grote schaal beïnvloedt, wordt geconfronteerd. Ten eerste zou het verklaren waarom het universum niet instort als gevolg van de grote en alomtegenwoordige zwaartekracht en ten tweede zou het de noodzaak wegnemen van singulariteiten (infinitesimale punten waar de natuurkundewetten breken) om de werking van het donkere hart van zwarte gaten te verklaren.
"We zeggen eigenlijk twee dingen tegelijk: dat er bewijs is dat de typische oplossingen voor zwarte gaten niet werken op een lange, lange tijdschaal, en we hebben de eerste voorgestelde astrofysische bron voor donkere energie," zei eerste auteur Duncan Farrah (opent in nieuw tabblad) , een astronoom aan de Universiteit van Hawaï, in de verklaring. "Wat dat betekent, is niet dat andere mensen geen bronnen voor donkere energie hebben voorgesteld, maar dit is het eerste observatiedocument waarin we niets nieuws aan het universum toevoegen als bron voor donkere energie: zwarte gaten in Einsteins zwaartekrachtstheorie zijn de donkere energie.''
Om hun theorie te bevestigen, zullen astrofysici zich ervan moeten vergewissen dat niets anders bijdraagt tot de mysterieuze groei van de zwarte gaten door nog meer gedetailleerde waarnemingen te doen van hun massa's in de loop van de tijd, terwijl zij ook de toename van deze massa's met de uitdijing van het heelal nauwkeurig moeten volgen.
